PRZEPŁYWOMIERZ ELEKTROMAGNETYCZNY

Transkrypt

1 PRZEPŁYWOMIERZ ELEKTROMAGNETYCZNY typ INSTRUKCJA OBSŁUGI 03.20

2 2

3 Spis treści. Wstęp Wskazówki dotyczące bezpieczeństwa Przeznaczenie oraz zakres stosowania Przepływ cieczy Przewodność elektryczna cieczy Przepływ pełnym przekrojem...6. Kompletność...6. Identyfikacja Dane techniczne Przetwornik Czujnik UC Warunki montażu oraz eksploatacji Dobór czujników Dobór wykładziny czujnika Dobór elektrod Długość przewodów Montaż przetwornika Montaż czujnika Wyrównanie potencjałów Opis przetwornika pomiarowego Metoda pomiaru Tor pomiarowy Zasilanie czujnika pomiarowego Zasilanie przetwornika Układ sterujący Komunikacja z otoczeniem Opis wyświetlacza Struktura menu Wstęp Opis graficzny zwięzłe przedstawienie systemu menu Opis tabelaryczny szczegółowe przedstawienie wybranego poziomu systemu menu Zasady tworzenia nazw parametrów Tryb pracy menu System menu opis graficzny System menu opis tabelaryczny Menu główne Podmenu 'Informacje' Podmenu 'Podgląd' Podmenu 'Parametry' Sposób uśredniania Podmenu 'Liczniki' Podmenu 'Konfiguracja' Podmenu 'Wejścia Wyjścia' Podmenu 'Wyjście I' Wykres charakterystyki wyjścia prądowego Podmenu 'Wyjście F' Podmenu 'Wyjście OUT ' oraz 'Wyjście OUT 2' Przekaźnik jako alarm Funkcja przejścia (przepływ stan przekaźnika) Funkcja czasowa (czas przepływ stan przekaźnika) Przekaźnik jako układ dawkowania...5 3

4 Przekaźnik jako układ zliczania Podmenu 'Interfejs szeregowy' Podmenu 'Konfiguracja wydruku' Podmenu 'Serwis' Podmenu 'Raporty' Podmenu 'Rejestr zdarzeń' Podmenu 'Data Czas' Komunikaty diagnostyka Sposób zamawiania Szablon zamawiania...68 NOTATKI...69

5 . Wstęp Instrukcja obsługi przeznaczona jest dla instalatorów oraz użytkowników przepływomierza elektromagnetycznego typu. Instrukcja obsługi zaznajamia użytkownika z zasadami montażu oraz eksploatacji, konstrukcją przepływomierza, zasadą działania i pomiaru a także z podstawowymi parametrami technicznymi. Prosimy o dokładne zapoznanie się z niniejszą instrukcją przed zainstalowaniem urządzenia w celu zapewnienia jego prawidłowej instalacji oraz użytkowania zgodnego z przeznaczeniem. Przepływomierz spełnia wymagania normy PN-EN 6326:2006 Wyposażenie elektryczne do pomiarów, sterowania i użytku w laboratoriach - Wymagania dotyczące kompatybilności elektromagnetycznej (EMC) Każdy wyprodukowany przepływomierz jest sprawdzany i wzorcowany na stanowisku pomiarowym posiadającym aktualną ekspertyzę i dopuszczenie. Producent zastrzega sobie możliwość zmian w konstrukcji wyrobu bez powiadamiania. 2. Wskazówki dotyczące bezpieczeństwa Przepływomierz został zaprojektowany i wyprodukowany w oparciu o aktualny stan wiedzy tak aby zapewnić bezpieczne użytkowanie oraz obsługę. Spełnia w tym zakresie wymagania normy PN-EN 600 Wymagania bezpieczeństwa elektrycznych przyrządów pomiarowych, automatyki i urządzeń laboratoryjnych.! Symbol "Ostrzeżenie" zwraca Państwa uwagę na czynności lub procedury, których nieprzestrzeganie może spowodować zagrożenie bezpieczeństwa. W celu zapewnienia bezpieczeństwa w trakcie montażu przepływomierza należy stosować się do wskazówek zawartych w niniejszej instrukcji obsługi. Ponadto należy zwrócić uwagę na: zapewnienie odpowiedniej przestrzeni, wolnej od przeszkód i innych elementów mogących stanowić zagrożenie dla osób dokonujących montażu urządzenia należy zachować szczególną ostrożność w trakcie napełniania rurociągu po dokonaniu montażu czujnika, ponieważ mogą wystąpić nieszczelności na połączeniach z instalacją zaleca się dokonanie pierwszego napełnienia rurociągu cieczą nie agresywną np. zimną wodą w celu uniknięcia ewentualnych zagrożeń spowodowanych przez wyciek gorących lub agresywnych mediów. zachowanie ostrożności w trakcie przemieszczania czujnika przepływomierza, czujniki od Dn 50 są wyposażone w uchwyty przeznaczone do ich transportu. podłączenia elektryczne muszą być wykonane przez pracowników posiadających odpowiednie uprawnienia w przypadku wykonywania prac spawalniczych instalacji nie można uziemiać urządzeń spawalniczych poprzez czujnik przepływomierza w przypadku demontażu urządzenia w celu sprawdzenia lub naprawy należy przed wysłaniem dokładnie oczyścić czujnik przepływomierza z resztek substancji stanowiących zagrożenie dla bezpieczeństwa i zdrowia, np.: substancje łatwopalne, toksyczne, żrące, itp. 3. Przeznaczenie oraz zakres stosowania Przepływomierz elektromagnetyczny typu jest przyrządem pomiarowym przeznaczonym do pomiaru przepływu cieczy w zamkniętych instalacjach rurociągowych. Mierzy przepływ cieczy prądo-przewodzących czystych i zanieczyszczonych, agresywnych i obojętnych chemicznie oraz prądo-przewodzących mieszanin i pulp, na przykład: wody pitnej, ścieków i osadów ściekowych mleka, soków, piwa, wina kwasów, alkaliów 5

6 3. Przepływ cieczy Przepływomierz elektromagnetyczny typu mierzy z zadaną klasą dokładności przepływ cieczy o prędkości liniowej od 0, [m/s] do 0 [m/s] w wykonaniu standardowym. Pomiar dokonywany jest w dwóch kierunkach: do przodu (F) i do tyłu (R). Przepływy (zakresy pomiarowe) dla wszystkich wielkości czujnika przepływomierza podaje Tab Przewodność elektryczna cieczy Przepływająca przez czujnik przepływomierza ciecz powinna posiadać przewodność właściwą większą od 5 µs/cm. Przykładowe przewodności cieczy [µs/cm]: woda pitna piwo mleko kwasy - 0x02 80x0 soki zasady - 8x0 30x Przepływ pełnym przekrojem Sposób zabudowy czujnika przepływomierza na instalacji powinien zapewnić przepływ pełnym przekrojem rury czujnika. Przepływomierz elektromagnetyczny mierzy objętościowy strumień przepływającej cieczy łącznie ze znajdującymi się w niej ciałami stałymi.. Kompletność Na komplet przepływomierza elektromagnetycznego składają się elementy ujęte w tabeli Tabela Lp Nazwa elementu Ilość Uwagi. Czujnik UC szt. 2. Przetwornik szt. Przewód sygnałowy lub zgodnie z zamówieniem (w przypadku wykonania 0 mb kompaktowego przewodu nie dostarcza się) 3. YPMY ekoż, ekow 3 x 0,35 mm2. Kołnierz potencjału odniesienia 2 szt. 5. Instrukcja obsługi szt. 6. Karta gwarancyjna szt. 7. Protokół sprawdzenia szt. na zamówienie na życzenie 6

7 . Identyfikacja Przepływomierz składa się z: czujnika przepływu typu UC-050, UC-055, UC-056 lub UC-057 przetwornika pomiarowego typu x z wyświetlaczem graficznym. Przepływomierz jest wykonany w wersji rozdzielnej tzn. czujnik i przetwornik są instalowane oddzielnie i są połączone ze sobą przewodami elektrycznymi. Tabliczka znamionowa przetwornika Numer fabryczny PRZEPŁYWOMIERZ ELEKTROMAGNETYCZNY Rok produkcji Przetwornik typ Stopień ochrony Nr fabr / 2009 Wejścia / wyjścia RS 85; PIN 2 VDC IOUT 0/ 20 ma IP 65 fout 0 /5/0 khz -25 < t < 55 C OUTREL 2A/25VDC Napięcie zasilania Pobór mocy Zakres temperatury otoczenia OUT2OC 0 ma/30v Zasilanie 230 VAC 0VA Tabliczka znamionowa czujnika Maksymalny zakres pomiarowy Numer fabryczny PRZEPŁYWOMIERZ ELEKTROMAGNETYCZNY Czujnik typ CP 050 DN 50 PN-ISO,6 MPa 3 qmax 600 m /h20 Nr fabr / 2009 Ilość elektrod / materiał elektrod wykładzina elektrody Maksymalna temperatura medium Stopień ochrony Materiał wykładziny czujnika guma twarda HR 2 / 0H22N2MTCu tmax 80 C WSP 33,33 IP 65 R F Rok produkcji Współczynnik kalibracji Kierunek przepływu IP 65 Przepływomierz jest sprzedawany w komplecie. Czujnik i przetwornik są oznaczone tym samym numerem fabrycznym. Przetwornik jest zaprogramowany do pracy z danym czujnikiem, aby mógł pracować z innym egzemplarzem czujnika należy go przeprogramować. Każdy czujnik posiada określony współczynnik czułości WSP z przedziału od 5 do 00, który jest ustalany w czasie procesu wzorcowania. Wymiana czujnika lub przetwornika na nowy wymaga wpisania nowej wartości WSP do przetwornika przepływomierza. Współczynnik jest zapisany pod indeksem WSP na płytce zaciskowej w czujniku oraz na jego tabliczce znamionowej. Istnieje możliwość zastosowania przetwornika, do pracy z czujnikami innego typu (wykonane przez innego producenta), których praca opiera się na zasadzie pomiaru z użyciem wolnozmiennego pola elektromagnetycznego (). 7

8 5. Dane techniczne 5. Przetwornik U F T naścienna naścienna tablicowa materiał obudowy stop aluminium Poliwęglan PC / ABS noryl rozmiar [mm] 200 x 290 x x 85 x 8 x x 209 3,0,0,0 IP67 IP65 IP0 (IP65 od czoła) Rodzaj obudowy waga [kg] stopień ochrony Dokładność pomiaru w zakresie przepływu 0, 0,5 m/s ±% aktualnego przepływu w zakresie przepływu 0,5 0 m/s ±0,25% aktualnego przepływu dla przepływu < 0, m/s ±0,02% maksymalnego zakresu pomiarowego Zasilanie 230 V~ opcja < 0 VA 2 V~/= 5VA Temperatura otoczenia w czasie eksploatacji C w czasie magazynowania C Wyświetlacz Graficzny, podświetlany 28 x 6 wskazanie przepływu, kierunek przepływu, pomiar jedno lub dwukierunkowy, sześć liczników objętości, sygnalizacja pustego rurociągu, raporty, dozowanie, alarmy, wyjścia impulsowe, błędy pracy, rejestracja zaników zasilania, zegar Funkcje Liczniki objetości 9 cyfr, 3 liczniki dublowane (główne i bieżące) dla pomiaru w przód, w tył i różnicy Wyjście prądowe aktywne 0-20 ma lub 20 ma (konfigurowalne); rezystancja obciążenia < 800 Ω Wyjście cyfrowe aktywne częstotliwość 0 /5/0 khz (konfigurowalne); impulsy o szerokości 5µs i amplitudzie 5V; rezystancja obciążenia > kω Wyjścia OUT, OUT2 Wejście cyfrowe PIN przekaźnikowe 2A / 250V~ lub tranzystorowe (opcja) 0 ma / 30 V=, charakter obciążenia bezindukcyjny, 5 2 V=, 0 ma, czas uaktywnienia 00 ms Komunikacja opcja łącze szeregowe RS-85, protokół MODBUS (RTU, ASCII) opcja Profibus DP Izolacja galwaniczna Język komunikacji Zegar wszystkie wejścia i wyjścia izolowane galwanicznie polski, angielski, francuski, niemiecki, hiszpański, rosyjski zasilanie zegara czasu rzeczywistego - akumulator 2,V 60mAh Przetwornik występuje również w wersji U2, w której klawiatura służąca do programowania parametrów jest umiejscowiona na obudowie aby umożliwić łatwy dostęp do programowania 8

9 5.2 Czujnik UC UC-050 UC-057 UC-055 UC-056 kołnierzowe bezkołnierzowe wafer procesowe gwintowane R DIN procesowe zaciskowe DIN Rodzaje wykładzin guma twarda HR guma naturalna NR Linatex epoxyd PTFE (teflon, tarflen) guma twarda HR guma naturalna NR teflon PTFE (teflon, tarflen) Elektrody standard opcja Materiał przyłączy i obudowy standard - stal 8G2A + powłoka epoksydowa opcja - stal kwasoodporna 0H8N9 Przyłącza Średnica nominalna DN stal kwasoodporna 0H22N2MT2Cu (.539) Hastelloy C-276, tantal, tytan, platyna stal kwasoodporna 0H8N9 stop aluminium poliester (dla wyk. IP68) Puszka połączeniowa poliester standard IP65 opcja IP67; IP68 Stopień ochrony Wykładzina Temperatura medium guma twarda HR 0 80 C 0 80 C - - guma naturalna NR 0 70 C 0 70 C - - Linatex C PTFE C C C Temperatura otoczenia montaż rozłączny C montaż kompaktowy C Wymiary, waga, ciśnienie nominalne tabela 2a rys. tabela 2d rys. a tabela 2b rys. tabela 2c rys. Długości czujników są zgodne z normą ISO 3359:998 Measurement of conductive liquid flow in closed conduits -- Flanged electromagnetic flowmeters -- Overall length 9

10 Rys. Wymiary czujników 0

11 Tabela 2a. Wymiary - czujniki UC-050 ze złączami kołnierzowymi Dn (mm) Dz (mm) Do (mm) do (mm) Liczba śrub L (mm) Pn (MPa) Masa (kg) 3,, 6, 8, < Tabela 2b. Wymiary - czujniki UC-055 ze złączami gwintowanymi R DIN Dn (mm) L (mm) D (mm) Pn (MPa).6 Waga (kg) Tabela 2c. Wymiary - czujniki UC-056 ze złączami zaciskowymi DIN Dn (mm) L (mm) D (mm) Pn (MPa).6 Waga (kg)

12 00 D N D L Rys.a Wymiary czujników typu UC-057 Tabela 2d. Wymiary - czujniki UC-057 bezkołnierzowe PN0 PN6 DN (mm) D (mm) L (mm) Pn (MPa) Masa (kg) , , , , , ,6 0 2

13 6. Warunki montażu oraz eksploatacji 6. Dobór czujników Przy doborze średnicy nominalnej czujnika należy brać pod uwagę średnicę rurociągu oraz występujące natężenie przepływu. Przy występowaniu bardzo małych przepływów dla zachowania dokładności pomiaru może być konieczne zastosowanie przewężenia rurociągu Tabela 3 Zależność pomiędzy prędkością przepływu V a przepływem q oraz średnicą nominalną DN Wartość przepływu q dla prędkości V=0, [m/s] Wartość przepływu q dla prędkości V=0,5 [m/s] Wartość przepływu q dla prędkości V=0 [m/s] Średnica nominalna Dn [mm] q [l/s] q [l/min] q [/h] q [l/s] q [l/min] q [/h] q [l/s] q [l/min] q [/h] 3 0, ,0 0,002 0,003 0,2 0,02 0,067 0,2 0,003 0,08 0,008 0,007 0, 0,02 0,3 8 0,8 6 0,0033 0,20 0,02 0,07,0 0,06 0,33 20,2 8 0,0050 0,30 0,08 0,025,5 0,09 0,50 30,8 0 0,0075 0,5 0,027 0,037 2,3 0, ,7 5 0,067,0 0,060 0,083 5,0 0,30, ,0250,5 0,090 0,3 7,5 0,5 2, , ,2 0,7 0 0,6 3, ,0666 0,2 0,33 20,2 6, , ,36 0,50 30,8 0, , ,6 0, , ,333 20,2, , ,500 30,8 2, , , , 3, , ,67 70,2 5, , , ,0 8, , , ,8 5, , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

14 6.. Dobór wykładziny czujnika Rodzaj wykładziny guma twarda HR Ogólnego zastosowania, pomiar wody, ścieków. guma naturalna NR Woda pitna Materiał wykazuje bardzo dużą odporność na ścieranie. Pomiar mediów zawierających materiały ścierne, szlamów. Zastosowanie w górnictwie, przeróbce rud. Linatex Zastosowania wysokotemperaturowe, agresywne chemikalia, przemysł chemiczny, spożywczy PTFE 6..2 Charakterystyka, zastosowanie Dobór elektrod Rodzaj elektrod stal kwasoodporna 0H22N2MTCu Hastelloy C-276 Zastosowania Ogólnego zastosowania Ogólnego zastosowania, duża odporność na wiele substancji chemicznych Tytan Kwas azotowy i chromowy, chlor, chloryny Tantal Kwasy Monel Sól, roztwory solankowe oraz zasadowe Platyna Wszystkie powyższe 6.2 Długość przewodów Długość przewodów pomiędzy przetwornikiem a czujnikiem w wersji rozdzielnej uzależniona jest od przewodności elektrycznej mierzonego medium. Dopuszczalne długości przewodów przedstawia poniższy wykres. [µs/cm] [m]

15 6.3 Montaż przetwornika Przetwornik można zamontować bezpośrednio na ścianie, stelażu za pomocą wkrętów rozporowych lub śrub M5. Przetwornik nie może być narażony na bezpośrednie działanie słońca. Wymiary przetwornika podane są na rys. 2a - 2c. Na rys. 3 pokazano połączenia zewnętrzne czujnika oraz przetwornika. Rys. 2a. Wymiary zewnętrzne przetwornika C 5

16 Rys. 2b. Wymiary zewnętrzne przetwornika F 6

17 7

18 Kabel zasilający cewki Połączenia obwodu zasilającego cewki czujnika (zaciski,5) można dokonać dowolnym przewodem o przekroju. 2x0,75 mm2. W przypadkach szczególnego narażenia na zakłócenia (np. bliskość instalacji falownika) zaleca się zastosowanie przewodu ekranowanego. Kabel sygnałowy Kabel sygnałowy dostarczany jest przez producenta wraz z przepływomierzem w zamówionej ilości. Kabel posiada podwójne ekranowanie, zbudowany jest z trzech żył oddzielnie ekranowanych oraz wspólnego oplotu ekranującego. Normalnie ekran zewnętrzny kabla sygnałowego nie jest podłączany od strony przetwornika, jednak czasami w środowiskach, gdzie występują silne zakłócenia elektromagnetyczne zaleca się podłączenie ekranu w przetworniku do zacisku uziemienia. Należy zwrócić szczególną uwagę na staranne zarobienie końcówek przewodów. Zaleca się ocynowanie ich lub zaciśnięcie końcówek tulejkowych. W przepływomierzach w wykonaniu IP68 kabel zasilający cewki oraz kabel sygnałowy podłączone są na stałe do czujnika! Podłączenia elektryczne muszą być wykonane przez pracowników posiadających odpowiednie uprawnienia. Istnieje ryzyko porażenia prądem elektrycznym. Przed otwarciem pokrywy przetwornika należy wyłączyć zasilanie. Nie można wykonywać podłączeń jeśli urządzenie jest zasilane. Zasilanie przetwornika przepływomierza napięciem 230V~ wymaga zastosowania odłącznika będącego częścią składową instalacji zasilania budynku lub obiektu. Podłączanie przetwornika należy wykonać zgodnie z obowiązującymi w tym zakresie przepisami. W przestrzeni przyłączeniowej nie powinny się znaleźć żadne końce niepodłączonych przewodów. Po podłączeniu wszystkich przewodów należy jeszcze raz sprawdzić solidność i poprawność połączeń oraz dokręcić dławnice kablowe czujnika oraz przetwornika. Przewody powinny być tak ułożone aby nie było możliwości spływania po nich wody do dławnic. Na rys. 3 pokazano połączenia zewnętrzne czujnika oraz przetwornika. 8

19 Przetwornik L N + PE 230 V AC COIL OUT OUT 2 S In G In2 S2 ERP E COM NO NC COM NO NC A IN OUT f OUT I 2V 0-0 0/-20 DC ma khz B GND E RS PE 2 V AC/DC COIL S IN G IN2 S2 3 Wykonanie opcjonalne Zasilanie 2V ERP 2 E Czujnik UC Połączenia zewnętrzne czujnika i przetwornika E S COIL E ERP COIL G 5 8 S2 0 7 IN Przetwornik 9 IN2 COIL WSP: S IN G IN2 S2 ERP E UC Płytka połączeniowa czujnika. zielony IN2 czerwony S2 ERP E G COIL S IN G IN2 S2 biały ERP IN S E Czujnik CP Połączenia zewnętrzne czujnika i przetwornika w wykonaniu ERP (z czujnikiem pustej rury) Kabel sygnałowy Rys 3. Połączenia zewnętrzne czujnika i przetwornika 9

20 6. Montaż czujnika! Przy ustalaniu miejsca montażu należy uwzględnić chemiczną, termiczną i mechaniczną odporność wykładziny rury czujnika oraz elektrod pomiarowych aby nie dopuścić do jego uszkodzenia i wydostania się medium na zewnątrz instalacji. Czujnik przepływomierza należy montować na instalacji rurociągowej w sposób zapewniający przepływ cieczy pełnym przekrojem rury czujnika. Instalacja oraz ciecz powinna być odpowietrzona, ponieważ zapowietrzenie będzie zakłócało pomiar. Czujnik musi być zawsze całkowicie wypełniony cieczą. W przypadku instalacji z możliwością okresowego opróżniania się należy zastosować przepływomierz w wykonaniu ERP detekcja pustej rury czujnika. Czujnik w tym wykonaniu jest wyposażony w dodatkową elektrodę do wykrywania braku cieczy. Materiały montażowe takie jak: śruby, nakrętki, uszczelnienia, itd. nie wchodzą w zakres dostawy. Należy zwrócić szczególną uwagę na osiowe zamontowanie czujnika względem uszczelek i kołnierzy rurociągu. Przy niestarannym zamontowaniu uszczelek mogą powstawać na ich wystających krawędziach zawirowania, które następnie będą powodowały niestabilny pomiar. Czujnik przepływomierza nie powinien być instalowany w miejscu gdzie występują silne pola elektromagnetyczne. W przypadku rurociągu, na którym występują silne wibracje należy zastosować podpory w pobliżu miejsca montażu czujnika lub mechaniczne elementy tłumiące. W tym przypadku należy stosować przepływomierz w wersji rozdzielnej.! Zaleca się zachowanie ostrożności w trakcie przemieszczania czujnika. Czujniki o średnicy nominalnej większej od DN 50 są wyposażone w uchwyty przeznaczone do ich transportu za pomocą pasów. Czujnik leżący obudową na podłożu należy zabezpieczyć (np. za pomocą klinów) przed możliwością nieoczekiwanego obrotu wokół własnej osi. Montaż czujnika zgodnie z kierunkiem wskazanym przez strzałkę na obudowie czujnika zapewnia prawidłową identyfikację kierunku przepływu przez przetwornik przepływomierza. Strzałka z symbolem "F" oznacza kierunek przepływu w przód, natomiast strzałka z symbolem "R" oznacza kierunek przepływu w wstecz. W przypadku odwrotnego montażu czujnika prawidłową identyfikację kierunku przepływu można zapewnić poprzez zamianę kolejności przewodów obwodu cewek (zaciski,5). W celu uzyskania maksymalnej dokładności pomiaru należy zapewnić proste odcinki instalacji przed i za czujnikiem. W przypadku instalacji, w których mogą występować silne zaburzenia przepływu powodowane, np. przez pompę pompującą szlam, żwir, itp. zaleca się dwukrotne zwiększenie odcinków prostych przed i za przepływomierzem w stosunku do podanych na rys. a. W przypadku pomiaru mieszanin różnych substancji, które mogą wzajemnie reagować należy zamontować przepływomierz przed miejscem ich mieszania lub w odpowiedniej odległości za tym miejscem (min. 25 x DN). Rys. a 2 x DN 5 x DN 20

21 W przypadku montażu czujnika na poziomym odcinku rurociągu powinien być on zamontowany tak jak na przedstawionym rysunku. Obrócenie czujnika o 90 lub 80 powoduje, że elektrody pomiarowe będą znajdowały się w górnej i dolnej części czujnika co spowoduje narażenie ich odpowiednio na zapowietrzenie oraz zamulenie. Rys b Należy unikać montażu czujnika w najwyżej położonym miejscu instalacji oraz montażu na pionowym odcinku rurociągu z wolnym wypływem. Rys. c Czujnik na instalacji z wolnym wypływem powinien być zamontowany w sposób pokazany na rysunku. Rys. d W przypadku rurociągów częściowo wypełnionych lub z przepływem grawitacyjnym należy zastosować montaż w syfonie aby mieć pewność że czujnik przepływomierza jest zawsze wypełniony cieczą. Rys. e 2

22 W przypadku montażu czujnika na pionowym odcinku rurociągu aby zapewnić prawidłowy pomiar kierunek przepływu powinien być od dołu do góry. Zapewni to przepływ pełnym przekrojem rurociągu oraz wyeliminuje negatywny wpływ na pomiar bąbli powietrza (gazu). Rys. f Dla ułatwienia okresowego demontażu czujnika w celu przeprowadzenia np. legalizacji lub w przypadku potrzeby przeprowadzenia procedury czyszczenia mechanicznego aby zapewnić nieprzerwany przepływ cieczy można zastosować rurociąg obejściowy. Rys. g W rurociągach o większych średnicach, w których występują małe prędkości przepływu należy zastosować armaturę redukcyjną (zwężki). Na przykład w przypadku przepływu grawitacyjnego zamontowanie czujnika pomiędzy zwężkami spowoduje wzrost natężenia przepływu a tym samym większą dokładność pomiaru. Zwężenie z nachyleniem do 8 można traktować jako odcinek prosty. Spadek ciśnienia spowodowany poprzez redukcję przekroju poprzecznego rurociągu ilustruje rys 5. Przedstawiony na nim nomogram ma zastosowanie dla cieczy o lepkości zbliżonej do lepkości wody. W celu określenia spadku ciśnienia na zastosowanej redukcji należy wyznaczyć stosunek d/d a następnie odczytać wartość spadku ciśnienia dla danej prędkości przepływu. Rys. 5 22

23 6.5 Wyrównanie potencjałów W celu zapewnienia prawidłowej pracy przepływomierza czujnik musi posiadać taki sam potencjał elektryczny jak mierzona ciecz a rurociąg powinien być uziemiony. Gdy rurociąg jest wykonany z stali należy podłączyć przewody wyrównawcze czujnika do kołnierzy rurociągu. Przewody wyrównawcze zakończone są końcówkami z oczkiem Ø 6 zatem w kołnierzach rurociągu należy przygotować gwint pod śrubę M6 lub przyspawać szpilki z gwintem M6 Rys. 6a Jeśli rurociąg jest metalowy ale z kołnierzami elektrycznie izolowanymi od rurociągu należy do rurociągu przyspawać szpilki i wykonać połączenie wyrównawcze przewodem o przekroju mm2 Rys. 6b W przypadku gdy rurociąg i kołnierze są elektrycznie izolowane od medium (rurociąg z tworzywa lub z wykładziną wewnętrzną) zaleca się zastosowanie dwóch pierścieni po obu stronach czujnika.. Rys. 6c W przypadku gdy rurociąg posiada ochronę katodową przed korozją czujnik musi być zainstalowany tak aby zapewnić izolację elektryczna pomiędzy nim a rurociągiem. Przetwornik musi być zasilany przez transformator separujący. Rys. 6d W przypadku rurociągów izolowanych elektrycznie zamiast pierścienia odniesienia potencjału można zastosować czujnik przepływomierza w wykonaniu z dodatkową elektrodą odniesienia potencjału. Wszystkie czujniki w wykonaniu ERP (detekcja pustego czujnika) standardowo posiadają elektrodę odniesienia potencjału. Czujniki ze złączami procesowymi mają zapewnione wyrównanie potencjału poprzez te złącza. Nie ma potrzeby stosowania dodatkowych przewodów wyrównujących. 23

24 7. Opis przetwornika pomiarowego 7. Metoda pomiaru. Idea pracy przetwornika opiera się o zasadę pomiaru siły elektromotorycznej indukowanej w przewodniku poruszającym się w polu magnetycznym. W urządzeniu wykorzystano wolnozmienne pole magnetyczne o częstotliwości 3.25, 6,25, 2.5Hz. Pomiar indukowanej siły elektromotorycznej odbywa się w czasie 20 ms dla każdego półokresu. Dodatkowo, po każdym pomiarze przetwornik dokonuje autozerowania. Przetwarzanie analogowo-cyfrowe wykorzystujące metodę podwójnego całkowania przez okres 20 ms połączone z obróbką danych przez mikroprocesor zapewnia układowi dużą odporność na zakłócenia i skuteczne wytłumienie tętnień sieci elektroenergetycznej. Część analogowa układu pomiarowego, poza zasadniczą funkcją obsługi czujnika i przetworzenia jego sygnału wyjściowego dla potrzeb układu sterującego, realizuje dodatkowo szereg funkcji pomocniczych. Należy do nich wypracowanie wyjściowego sygnału prądowego i częstotliwościowego, oraz sterowanie zewnętrznymi przekaźnikami / kluczami tranzystorowymi. 7.2 Tor pomiarowy. Sygnał wejściowy z czujnika podawany jest na zaciski 7 i 9. Wejściowy wzmacniacz pomiarowy o dużej impedancji sprzężony jest bezpośrednio z czujnikiem. Strukturalnie wzmacniacz ten jest układem stałoprądowym z autozerowaniem i wbudowanym filtrem dolnoprzepustowym. Filtr zapewnia wstępne wytłumienie zakłóceń przychodzących wraz sygnałem pomiarowym. Zaciski 6 i 0 służą do podłączenia ekranów przewodów sygnałowych. Do wyjścia wzmacniacza dołączony jest stopień o regulowanym wzmocnieniu. Jego wielkość kontrolowana jest przez układ sterujący, co pozwala na łatwą zmianę zakresów pomiarowych przyrządu. Uzyskany w ten sposób sygnał o odpowiednim poziomie doprowadzony zostaje do przetwornika analogowocyfrowego. Przetwornik ten jako napięcie referencyjne otrzymuje sygnał związany z prądem w cewkach czujnika (a co za tym idzie wiekością pola magnetycznego). Uzyskana wielkość cyfrowa dociera do układu sterującego jako dana pomiarowa. Ilustruje to następująca zależność: - siła elektromotoryczna (wejściowy sygnał pomiarowy) UE = B x l x v gdzie: B - indukcja proporcjonalna do prądu w cewkach czujnika B = α x I (α jest stałą czujnika) l - długość przewodnika poruszającego się w polu magnetycznym (średnica rurociągu D) v - prędkość ruchu przewodnika (cieczy) stan wyjścia przetwornika analogowo-cyfrowego C określony jest przez zależność C = k x UE / R x I gdzie: k - współczynnik proporcjonalności (wzmocnienie ustawione poprzez wybór zakresu pomiarowego) R - współczynnik proporcjonalności wiażący prąd w cewkach z napięciem referencyjnym przetwornika analogowo-cyfrowego. - stąd po prostym podstawieniu: C=kxαxlxv/R Jak widać, przyjęty sposób pomiaru prędkości przepływu uzależnia jego wynik jedynie od ustawionego zakresu pomiarowego k, współczynnika R, stałej czujnika α i średnicy rurociągu l (D). 2

25 7.3 Zasilanie czujnika pomiarowego. Cewki magnesujące czujnika zasilane są ze źródła napięcia stałego przez mostkowy układ kluczujący, który zapewnia przemienny przepływ prądu. Wielkość tego napięcia określa amplitudę prądu magnesującego. Konstrukcja układu zasialania cewek pozwala na wykrycie ich odłączenia lub zwarcia i przesłanie odpowiedniego sygnału do układu sterującego. Mimo iż, jak wykazano wyżej, prąd magnesujący nie wchodzi bezpośrednio do równania przetwarzania przyrządu, jego stabilizacja, poza utrzymywaniem stałych warunków pomiarowych czujnika, zmniejsza wrażliwość układu na zmiany temperatury i napięcie zasilania. Stabilizacja prądu magnesującego odbywa się poprzez pętlę sprzężenia zwrotnego utrzymującą taką wielkość napięcia zasilającego mostek kluczujący, przy którym prąd w cewkach czujnka osiąga zadaną wartość. 7. Zasilanie przetwornika. Całość urządzenia zasilana jest z wielowyjściowego impulsowego zasilacza stabilizowanego. Z niego też pobierany jest sygnał stosowany w synchronizacji cyklu pomiarowego z przebiegiem napięcia zasilającego (50 Hz). Umożliwia to znacznie skuteczniejsze tłumienie zakłóceń pochodzących od sieci zasilającej. 7.5 Układ sterujący. Moduł sterujący przetwornika zbudowany jest w oparciu o mikroprocesory TMP95C265 oraz ATMEGA855, które zarządzają pracą wszystkich elementów składowych przetwornika, a w szczególności realizują cykl pomiarowy. Parametry pracy przepływomierza przechowywane są w pamięci nieulotnej typu EEPROM (pamięć stała reprogramowalna o dostępie szeregowym), natomiast stan liczników objętości zapisywany jest w szeregowej pamięci typu FRAM (nieulotna pamięć ferroelektryczna). Dane dotyczące aktualnej daty i czasu odczytywane są z układu zegara czasu rzeczywistego. W razie zaniku napięcia zasilania przetwornika, zegar zasilany jest z baterii, co zapewnia jego ciągła pracę. 7.6 Komunikacja z otoczeniem. Przetwornik wyposażony jest w pięć izolowanych galwanicznie torów komunikacji z otoczeniem. Są to:. Wyjście prądowe (sterowane przetwornikem cyfrowo-analogowym). Zakres pracy określony jest za pomocą parametru "Zakres wyjścia I". Prąd płynie od zacisku I 0/-20mA (+) do I 0/-20mA (-). 2. Wyjście częstotliwościowe (generator impulsów o stałej szerokości). Zakres pracy określony jest za pomocą parametru "Zakres wyjścia F". Impulsy mają polaryzację dodatnią na zacisku 0..0kHz (+), względem zacisku 0..0kHz (-). 3. Dwa wyjścia przekaźnikowe lub dwa klucze tranzystorowe (w zal. od zamówienia). Funkcje jakie spełniają wyjścia zdefiniowane są za pomocą parametrów "Wyjście POUT ", oraz "Wyjście POUT 2". Każdy przekaźnik zawiera styki typu SPDT. Stan wyjścia nieaktywny oznacza zwarcie między zaciskami OUT (COM) i OUT (NC) (OUT 2 (COM) i OUT 2 (NC)). Aktywacja wyjścia powoduje zwarcie między zaciskami OUT (COM) i OUT (NO) (OUT 2 (COM) i OUT 2 (NO)). W przypadku stosowania kluczy tranzystorowych aktywacja powoduje zwarcie pomiędzy zaciskami OUT (COM) i OUT (NO) (OUT 2 (COM) i OUT 2 (NO)). Kluczowaniu podlegać może jedynie napiecie stałe.. Dwustanowe wejście informacyjne (napięciowe 2V). Rodzaj pełnionej funkcji definiowany jest za pomocą parametru "Wejście PIN". Aktywacja wejścia następuje przez podanie sygnału napięciowego na zaciski IN 2V (+) i IN 2V (-). 5. Łącze interfejsu szeregowego standardu RS-85 (protokoły MODBUS ASCII i RTU oraz PROFIBUS-DP). Umożliwia zdalny odczyt wyników pomiaru, zmianę parametrów oraz współpracę z drukarką z łączem RS-232C. Tory: prądowy, częstotliwościowy, oraz interfejsu szeregowego zasilane są za pomocą specjalnej mikroprzetwornicy. Izolacja galwaniczna realizowana jest za pomocą transoptorów. 25